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排列組合例題范文1
1 數(shù)形結(jié)合的思想
我國(guó)著名數(shù)學(xué)家華羅庚說(shuō)過(guò):“數(shù)缺形時(shí)少直觀(guān),形少數(shù)時(shí)難入微,數(shù)形結(jié)合百般好,隔離分家萬(wàn)事休.”在教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生充分利用數(shù)形結(jié)合的方法,仔細(xì)觀(guān)察,合理聯(lián)想由形及數(shù),由數(shù)構(gòu)形,發(fā)現(xiàn)本質(zhì)的形數(shù)特征,使問(wèn)題簡(jiǎn)化.
例1 有7位朋友見(jiàn)面,任何兩人都互相握手,且不重復(fù),問(wèn)共需要握手多少次?
C =2 1次.
2 特殊化歸納的思想
當(dāng)碰到新問(wèn)題或數(shù)字較大,直接求解較復(fù)雜時(shí),這時(shí)不妨先研究簡(jiǎn)單的特殊情況,從中找到解決問(wèn)題的方法,再來(lái)研究復(fù)雜的問(wèn)題,往往能化繁為簡(jiǎn),收到事半功倍的效果.
例2 連結(jié)凸邊形三個(gè)頂點(diǎn)的線(xiàn)段構(gòu)成的三角形中,與原邊形沒(méi)有公共邊的三角形有多少個(gè)?
−− =−−個(gè).
3分類(lèi)討論的思想
分類(lèi)討論是一種基本的思想,當(dāng)問(wèn)題比較復(fù)雜時(shí),不能用同一概念、法則、公式或方法求解時(shí),就應(yīng)按照情況進(jìn)行分類(lèi)討論.分類(lèi)過(guò)程中要注意分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)明確,層次分明,不重不漏.
例3 有1 0級(jí)的階梯,可以一次走一級(jí)或二級(jí)(不可逆行),問(wèn)共有多少種不同的走法?
分析 可按走二級(jí)的步數(shù)進(jìn)行分類(lèi),走二級(jí)的步數(shù)為0 ,1 ,2 ,3 ,4 ,5 ;相應(yīng)的總步數(shù)為1 0 ,9 ,8 ,7 ,6 ,5 .第一類(lèi)走1 0步每一步都走一級(jí)方法數(shù)為1種;第二類(lèi)從走9步選其中1步走兩級(jí)方法數(shù)為
種;第三類(lèi)從走8步選其中2步走兩級(jí)方法數(shù)為種;第四類(lèi)從走7步選其中3步走兩級(jí)方
在問(wèn)題的眾多對(duì)象中,確定某一類(lèi)對(duì)象為元素,另一類(lèi)對(duì)象為位置,既可以從元素的角度考慮也可以從位置的角度考慮分步和分類(lèi),培養(yǎng)學(xué)生選擇從不同角度切入,一題多解的能力.
例5 將五名實(shí)習(xí)生分到三個(gè)部門(mén)去工作(每人只可在一個(gè)部門(mén)),有幾種不同的方案?
分析一 從部門(mén)接受實(shí)習(xí)生的角度考慮:
(1 )一個(gè)部門(mén)接受全部,有三種可能性;
(2 )二個(gè)部門(mén)接受全部,接受人數(shù)有1 ,4或2 ,3兩種情況,屬于非均勻分組構(gòu)成的復(fù)合分組,共有
故分配總的方案為3 +9 0 +1 5 0 =2 4 3種.
分析二 從實(shí)習(xí)生將去何部門(mén)來(lái)考慮分步,第一名實(shí)習(xí)生可分到三個(gè)部門(mén)中的一個(gè),有3種可能性.類(lèi)似的第二、三、四、五個(gè)實(shí)習(xí)生也分別有3種不同的可能性,所以五位實(shí)習(xí)生全部分配好就有種. 3× 3 × 3 × 3 × 3 = 3 = 2 4 3
排列組合例題范文2
一、 “特殊元素,特殊位置”優(yōu)先考慮
例1 (2009北京,7)用0到9這10個(gè)數(shù)字,可以組成沒(méi)有重復(fù)數(shù)字的三位偶數(shù)的個(gè)數(shù)為()
A. 324
B. 328
C. 360
D. 648
解析:因組成的三位數(shù)為偶數(shù),末尾數(shù)字必須是偶數(shù),又0不能排在首位,故0是特殊元素,應(yīng)優(yōu)先安排,按0排在末尾和不排在末尾分為兩類(lèi)。(1) 當(dāng)0排在末尾時(shí),有 =72個(gè)偶數(shù)。(2) 0不作個(gè)位共有 =256個(gè)偶數(shù),所以共計(jì)72+256=328個(gè)偶數(shù),選B
二、 排列組合的混合問(wèn)題,則先“組”后“排”
對(duì)于排列組合的混合問(wèn)題,可采取先選出元素,后進(jìn)行排列的方法
例2 (2009重慶,13)將4名大學(xué)生分配到3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)去當(dāng)村官,每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)至少1名,則不同的分配方案有_______種。
解析:先從4名學(xué)生中選出2名看做一個(gè)整體共有 =6種選法;然后將三個(gè)元素進(jìn)行全排列有 =6種排法,共有 =36種分配方案。
三、 正難則反,應(yīng)用等價(jià)轉(zhuǎn)換的方法
對(duì)于某些排列組合問(wèn)題,當(dāng)從正面入手情況比較復(fù)雜,不易解決時(shí)可考慮從反面入手,將其轉(zhuǎn)換為一個(gè)比較簡(jiǎn)單的問(wèn)題來(lái)處理。
例3 (2009湖北,5)將甲,乙,丙,丁四名同學(xué)分到三個(gè)不同的班,每班至少分到一名同學(xué),且甲,乙兩名學(xué)生不能分到同一個(gè)班,則不同的分發(fā)為()
A. 18B. 24 C. 30D. 36
解析:從正面入手需考慮的情況較多,所以不妨從反面入手考慮,即先不考慮甲,乙不同班的情況,將4人分成3組有 =6種分法,再將3組同學(xué)分到3個(gè)班級(jí)共有 =6種分法,在減去甲,乙同班的分法有=6種。共有=30種分法。故選C
四、 相鄰問(wèn)題,“捆綁”法
對(duì)某幾個(gè)元素要求相鄰的排列問(wèn)題,可先將相鄰元素“捆綁”起來(lái)看做一個(gè)元素,與其他元素進(jìn)行全排列,然后再對(duì)“捆”在一起的相鄰元素進(jìn)行全排列。
例4 (96全國(guó))6名同學(xué)排成一排,其中甲,乙兩人必須排在一起的不同排法有()
解析:現(xiàn)將甲,乙“捆”在一起看做一個(gè)元素,同剩下的4個(gè)元素共5個(gè)元素進(jìn)行全排列有 種排法,然后,甲,乙兩人之間進(jìn)行全排列有 種排法。根據(jù)乘法原理滿(mǎn)足條件的排法共有 =240種排法。
五、 不相鄰問(wèn)題,“插空”法
對(duì)某幾個(gè)元素要求不相鄰的排列問(wèn)題,可現(xiàn)將其它元素排好,然后將不相鄰的元素插在這些排好元素之間及兩端的空隙中。
例5 (97全國(guó))7名同學(xué)排成一排,其中甲,乙兩人不相鄰,則不同的排法種數(shù)有()
A. 1440種B. 3600種
C. 4320種D. 4800種
解析:先讓甲,乙之外的5人進(jìn)行全排列,有=120種排法,再讓甲,乙兩人在每?jī)扇酥g及兩端的6個(gè)空隙中插入,有種方法,故共有=3600種排法。選B
六、 “相鄰”和“不相鄰”綜合問(wèn)題,則先“捆綁”再“插空”
例6 (2009四川,11)3位男生和3位女生共6位同學(xué)站成一排,若男生甲不站兩端,3位女生中有且只有兩位女生相鄰,則不同的排法種數(shù)是()
A. 360B. 288C. 216D. 96
解析:先保證3位女生中有且只有兩位女生相鄰,即先從三個(gè)女生中選兩位女生“捆綁”成一個(gè)元素,再和剩下的女生插在排好的3位男生之間和兩端的空隙中,則有: 種排法;再?gòu)闹信懦渍驹趦啥说呐欧ā9灿?=288種排法
七、 “順序一定”用除法處理
對(duì)于某幾個(gè)順序一定的排列問(wèn)題,可先將所有元素進(jìn)行全排列,然后用總的排列數(shù)除以這幾個(gè)元素的全排列數(shù)。
例7 5名男生和3名女生站在一起照相,其中3名女生必須按照(從左到右)高矮順序站,共有_______種站法
解析:若不考慮附加條件共有 種站法,而其中女生的站法 中只有一種符合條件,共有 =6720種排法
八、 相同元素放在不同位置,用“隔板法”
例8 有6個(gè)一樣的小球,分給3個(gè)人,每人至少分一個(gè),則有_______種不同的分法
排列組合例題范文3
【關(guān)鍵詞】高中數(shù)學(xué) 排列組合 教學(xué)思考
排列組合在高中數(shù)學(xué)中占有重要位置,也是高考的考點(diǎn)之一,用以了解學(xué)生的分析能力,閱讀能力以及數(shù)學(xué)建模能力。因此,學(xué)好排列組合對(duì)于學(xué)生們掌握好高中知識(shí),順利通過(guò)高考,進(jìn)入夢(mèng)想大學(xué)顯得至關(guān)重要。排列組合思想靈活多變,新穎獨(dú)特,要想準(zhǔn)確掌握好這種思想,需要學(xué)生們具有良好的抽象思維能力和一定的邏輯推理能力。學(xué)生們學(xué)習(xí)時(shí)往往會(huì)鉆入死胡同,這個(gè)時(shí)候,老師的指點(diǎn)和幫助顯得尤為重要。下面將對(duì)排列組合作簡(jiǎn)要介紹分析。
一、排列組合學(xué)習(xí)中的基礎(chǔ)知識(shí)
1.排列組合的基本定義
(1)排列的定義:從n個(gè)不同元素中,任取m(m≤n,m與n均為自然數(shù))個(gè)元素按照一定的順序排成一列,叫做從n個(gè)不同元素中取出m個(gè)元素的一個(gè)排列,當(dāng)m=n時(shí),叫做n個(gè)不同元素的一個(gè)全排列。
(2)組合的定義:從n個(gè)不同元素中,任取m(m≤n)個(gè)元素并成一組,叫做從n個(gè)不同元素中取出m個(gè)元素的一個(gè)組合。
(3)排列與組合的區(qū)別:排列問(wèn)題與元素之間的順序有緊密關(guān)系,然而組合問(wèn)題與元素之間的順序無(wú)任何關(guān)系。
2.排列組合中的兩個(gè)重要原理
(1)加法原理:做一件事,完成它可以有n類(lèi)辦法,在第一類(lèi)辦法中有m1種不同的方法,在第二類(lèi)辦法中有m2種不同的方法……在第n類(lèi)辦法中有mn種不同的方法,那么完成這件事共有N=m1+m2+m3+…+mn種不同方法。
(2)分步計(jì)數(shù)法原理:做一件事,完成它需要分成n個(gè)步驟,做第一步有m1種不同的方法,做第二步有m2種不同的方法……做第n步有mn種不同的方法,任何一步的一種方法都不能完成此任務(wù),必須且只須連續(xù)完成這n步才能完成此任務(wù),那么完成這件事共有N=m1×m2×m3×…×mn 種不同的方法。
二、排列組合中的一般方法策略
在高考試卷中,考查排列組合問(wèn)題的形式一般是選擇和填空。此類(lèi)問(wèn)題題型多變,往往緊密聯(lián)系實(shí)際。題目不多,但是也占有一定的比例。為了迅速解題,掌握一定的解題技巧是必需的。本文將簡(jiǎn)單介紹一下適合運(yùn)用在排列組合求解時(shí)的一些常用方法策略。
1.分部法
對(duì)于一些比較復(fù)雜的以及比較抽象的排列組合問(wèn)題,可以采用分部法進(jìn)行求解。運(yùn)用分部處理法就是將復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化,劃分為簡(jiǎn)單的小問(wèn)題分部進(jìn)行求解。
2.捆綁法
對(duì)于排列組合問(wèn)題中相鄰問(wèn)題的解決,最合適的方法就是捆綁法。此類(lèi)問(wèn)題要求某幾個(gè)問(wèn)題必須相鄰,處理這種問(wèn)題時(shí),將需要相鄰的元素捆綁在一起,看成一個(gè)大元素,然后再進(jìn)行排列組合,此時(shí)需要注意的是,組成大元素的小元素之間也可以進(jìn)行排序。
3.插空法
插空法處理的問(wèn)題與捆綁法處理的問(wèn)題情況正好相反,處理的是某幾個(gè)元素必須不相鄰的問(wèn)題。插空法思想是先將除了那幾個(gè)需要不相鄰處理的其他元素排列好,然后再將那些需要不相鄰的元素插入到其他元素之間或者兩端。
4.排除法
在排列組合問(wèn)題的解決過(guò)程中,常常會(huì)遇到一些這樣的問(wèn)題,從正面直接解決的話(huà),會(huì)有很大的困難,但從它的反面解決往往簡(jiǎn)單得多,此時(shí)可以先求出此類(lèi)問(wèn)題的反面,然后從整體中排除,即得出需要解決問(wèn)題的答案。
5.等價(jià)轉(zhuǎn)化法
在排列組合問(wèn)題的解決過(guò)程中,有時(shí)候會(huì)遇到一些非常規(guī)的問(wèn)題,這個(gè)時(shí)候直接解決的話(huà),難度很大,但是如果將其等價(jià)轉(zhuǎn)化為常見(jiàn)排列組合問(wèn)題時(shí),解決會(huì)變得很容易。因此,等價(jià)轉(zhuǎn)化法常常作為解決非常規(guī)問(wèn)題的最佳途徑。
以上簡(jiǎn)單介紹了幾種排列組合中的一般方法,介紹時(shí)雖然是分開(kāi)介紹,但是遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí),往往需要幾種方法共同使用,才能解決。因此,上面各個(gè)方法不是相互獨(dú)立的,是相輔相成的。遇到問(wèn)題時(shí)要綜合各種方法,靈活運(yùn)用。
三、典型例題分析
排一張有5個(gè)歌唱節(jié)目和4個(gè)舞蹈節(jié)目的演出節(jié)目單。
(1)任何兩個(gè)舞蹈節(jié)目不相鄰的排法有多少種?
(2)歌唱節(jié)目與舞蹈節(jié)目間隔排列的方法有多少種?
解析:(1)先排歌唱節(jié)目有5×4×3×2×1種,歌唱節(jié)目之間以及兩端共有6個(gè)位子,從中選4個(gè)放入舞蹈節(jié)目,共有6×5×4×3中方法,所以任兩個(gè)舞蹈節(jié)目不相鄰排法有:(5×4×3×2×1)×(6×5×4×3)=43200種方法。
(2)先排舞蹈節(jié)目有4×3×2×1中方法,在舞蹈節(jié)目之間以及兩端共有5個(gè)空位,恰好供5個(gè)歌唱節(jié)目放入。所以歌唱節(jié)目與舞蹈節(jié)目間隔排列的排法有:(4×3×2×1)×(5×4×3×2×1)=2880種方法。
說(shuō)明:對(duì)于“間隔”排列問(wèn)題,我們往往先排個(gè)數(shù)較少的元素,再讓其余元素插空排列。否則,若先排個(gè)數(shù)較多的元素,再讓其余元素插空排時(shí),往往個(gè)數(shù)較多的元素有相鄰情況。
四、結(jié)論
排列組合作為高中數(shù)學(xué)的一部分,頻繁出現(xiàn)在高考題目中,并且還作為高等數(shù)學(xué)有關(guān)分支的準(zhǔn)備知識(shí),因此學(xué)習(xí)好這部分內(nèi)容顯得十分重要。解決排列組合問(wèn)題的解決方法靈活多變,新穎獨(dú)特,常用方法有轉(zhuǎn)化法、捆綁法、插空法、排除法等。要想準(zhǔn)確掌握排列組合解決方法,需要學(xué)生們具有良好的抽象思維能力和一定的邏輯推理能力,同時(shí)也需要老師們的熱心指導(dǎo)和無(wú)私幫助。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 北京師范學(xué)院數(shù)學(xué)系編寫(xiě)組. 中學(xué)數(shù)學(xué)辭典[M]. 南昌:江西教育出版社,2007:58.
[2] 弗賴(lài)臀塔爾. 數(shù)學(xué)教育再探[M]. 上海:上海教育出版社,2009:72.
排列組合例題范文4
一、 排列與組合的概念
1.排列的概念
排列概念:一般來(lái)講在a個(gè)元素里面,隨便選用b個(gè)元素,再依據(jù)指定的次序排成一列,這就叫做在a個(gè)元素里面,隨便選用b個(gè)元素組成一列.特別是當(dāng)a=b時(shí),這就叫做a個(gè)不同元素的全排列.
排列數(shù)概念:在a個(gè)元素中選用b個(gè)元素的一切排列的數(shù)目,這就叫做在a個(gè)元素里面選用b個(gè)元素的排列數(shù).這里采用數(shù)學(xué)的符號(hào)Aba來(lái)表示.
2.組合的概念
組合概念:一般來(lái)講在a個(gè)元素不相同的元素當(dāng)中,隨便選用b個(gè)元素組合成一組,這叫做a個(gè)不相同的元素中隨便選用b個(gè)元素的組合.
組合數(shù)概念:在a個(gè)元素不相同的元素中選用b個(gè)元素的一切組合的數(shù)目,這叫做在a個(gè)不相同的元素中選用出b個(gè)元素的組合數(shù),這里使用數(shù)學(xué)的符號(hào)Cba來(lái)表示.
二、排列與組合的應(yīng)用
使用排列:對(duì)于無(wú)條件限制的簡(jiǎn)便排列問(wèn)題,可以利用公式直接解答;像“用數(shù)字0,1,2可以組成多少個(gè)無(wú)重復(fù)數(shù)字的三位數(shù)?”這種有限制條件的排列問(wèn)題,可以依照限制條件來(lái)使用“直接法”或是“間接法”進(jìn)行解答.(2)組合方法的使用:對(duì)于無(wú)條件限制的簡(jiǎn)便組合使用問(wèn)題,就使用公式法直接解答;像“從12人中選5人,甲乙丙三人必須當(dāng)選,有多少種選法?”這種有條件限制的組合問(wèn)題,就可以依照指定的限制條件來(lái)使用“直接法”或是“間接法”解答.(3)整體的組合和排列:在整體的組合排列的問(wèn)題上,主要是組合排列的混雜問(wèn)題,解題之前要先處理組合的問(wèn)題,然后才能研討排列的問(wèn)題.在處理組合排列全面問(wèn)題時(shí),要注重以下兩點(diǎn):第一點(diǎn)限制條件就是排列問(wèn)題常常出現(xiàn)的出題方式:“不在”和“在”;“不相鄰”和“相鄰”.在處理客觀(guān)問(wèn)題時(shí)必須是要有自己的解答思維和方法:碰到“相鄰”問(wèn)題的時(shí)候,要經(jīng)常使用捆綁法來(lái)解題,把題目當(dāng)中的幾個(gè)元素當(dāng)作一個(gè)元素,這也是處理相鄰問(wèn)題的最好方法.而“不相鄰”的問(wèn)題處理最常用的方式就是“插空法”.在處理“不在”和“在”的問(wèn)題時(shí),常常會(huì)碰到特別元素或是特別方位,但是常見(jiàn)的都是先對(duì)特別的元素進(jìn)行排列.但是當(dāng)題目里元素的排列次序有限制時(shí),就必須把次序約束放在一旁,讓排列結(jié)束以后,再依照指定次序來(lái)求解得出結(jié)果.第二點(diǎn)限制條件的組合問(wèn)題常常出現(xiàn)的命題方式:“不含”或“含”;“至多”或是“至少”.在處理實(shí)際題目時(shí),要學(xué)會(huì)使用“間接法”或是“直接法”.
三、常見(jiàn)問(wèn)題的應(yīng)對(duì)策略
1.不相鄰的“插空法”
對(duì)于幾種不相鄰元素的排列問(wèn)題,可以先排其他的元素,再把不相鄰的元素插在排好的元素當(dāng)中.
例如,在校園文藝演出中有4個(gè)是朗誦隊(duì),2個(gè)是舞蹈隊(duì),3個(gè)是獨(dú)唱隊(duì),如果舞蹈隊(duì)都不能靠著,那么這樣的節(jié)目實(shí)行的次序總共有幾種?
分析:一開(kāi)始先排2個(gè)舞蹈隊(duì)和3個(gè)獨(dú)唱隊(duì),有A55種排法,再在這些節(jié)目當(dāng)中和兩邊的6個(gè)“空”中選4個(gè)讓舞蹈隊(duì)去,有A46種排法,根據(jù)分布計(jì)數(shù)原理一共有A55A46=43200種排法.
2.相鄰的“捆綁法”
對(duì)于無(wú)數(shù)個(gè)元素要求相鄰的排列,要先讓相鄰的幾個(gè)元素“捆綁”在一起,當(dāng)作是一個(gè)整體的元素和剩下的元素進(jìn)行排列,最后再讓組合元素當(dāng)中的元素進(jìn)行排列.
例如,書(shū)桌上擺著3本不相同的英語(yǔ)書(shū),4本不相同的語(yǔ)文書(shū),5本不相同的化學(xué)書(shū),把這些都豎立起來(lái)排成一排,如果把相同類(lèi)的書(shū)放在一起,一共有幾種排列方法?
分析:由于相同類(lèi)的書(shū)放在一起,就把3本英語(yǔ)書(shū),4本語(yǔ)文書(shū)和5本化學(xué)書(shū)都互相捆綁在一起,看作是3個(gè)整體進(jìn)行排列有 A33種,每捆內(nèi)部的排列分別有A44種, A55種,A33種,由分步計(jì)數(shù)原理一共有:A44A55A33A33=103680(種).
3.巧用“轉(zhuǎn)換法”
對(duì)于一些不常見(jiàn)的問(wèn)題,使用直接解答的方法一般很艱難,從正面著手處理會(huì)非常艱難,這時(shí)我們就從反面著手,把這種題轉(zhuǎn)化為一個(gè)最為簡(jiǎn)便的問(wèn)題來(lái)處理.
例如,用1到6這六個(gè)數(shù)字,把它們組合成大于200000而且在百位數(shù)是非3的不重復(fù)數(shù)字的六位數(shù)有幾個(gè)?
分析:一看到題目,瞬間沒(méi)有思路,但是仔細(xì)地一思考,要大于200000 實(shí)際上就是首位不是1的數(shù)字,因此,我們把問(wèn)題看成“1”不在首位,“3”不在百位,分析下來(lái),你就會(huì)讀懂了.這和曾經(jīng)做過(guò)的“甲學(xué)生不做學(xué)習(xí)委員,乙學(xué)生不當(dāng)班長(zhǎng)”這個(gè)題不是很相似嗎? 從例題那就能轉(zhuǎn)變成這題的做題方法,共有A55+A14A14A44= 504個(gè).
4.分排問(wèn)題“直排法”
把多個(gè)元素排列成前后的幾種排列問(wèn)題,假設(shè)沒(méi)有什么條件來(lái)約束,那么就運(yùn)用全體排成一行的方法來(lái)處理.
例如,有個(gè)班級(jí)有50個(gè)學(xué)生在10排位置上坐著,而每排有5個(gè)人,一共有多少種坐法?
排列組合例題范文5
關(guān)鍵詞:排列與組合;分類(lèi)加法原理;分步乘法原理
關(guān)于排列與組合問(wèn)題的解決是要講究方法和策略的。首先,要認(rèn)真審題,弄清楚是完成“什么樣的一件事”。其次,要分析出完成的“這件事”是屬于哪一類(lèi)排列與組合問(wèn)題,即先從整體上給出一個(gè)定性的分析。最后,要思考“怎樣完成這件事”:結(jié)合各類(lèi)排列與組合問(wèn)題其特有的解題策略和兩個(gè)計(jì)數(shù)原理即分類(lèi)加法、分步乘法計(jì)數(shù)原理進(jìn)行計(jì)數(shù)。一個(gè)排列與組合問(wèn)題解決的對(duì)與錯(cuò)還應(yīng)該注意以下兩點(diǎn):首先,思考、分析、解決問(wèn)題要做到不重復(fù)、不遺漏,要縝密、要全面。其次,分析清楚某一問(wèn)題是排列還是組合,還是先組合后排列。區(qū)分某一問(wèn)題是排列問(wèn)題還是組合問(wèn)題,關(guān)鍵是看所選的元素與順序是否有關(guān),若交換某兩個(gè)元素的位置對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響,則是排列問(wèn)題,否則是組合問(wèn)題。高中數(shù)學(xué)中遇到的排列與組合計(jì)數(shù)問(wèn)題主要可以歸納為以下六類(lèi),而每一類(lèi)都有著特有的解題策略與方法。下面我們借助具體的例題進(jìn)行講解。
一、“含特殊元素”的排列組合問(wèn)題――采取特殊元素優(yōu)先考慮法
例1.現(xiàn)從甲、乙、丙等6名工人安排4人分別照看一道工序,第一道工序只能從甲、乙兩人中安排一人,第四道工序只能從甲、丙兩人中安排,則有多少種不同的安排方案?
解:此題中有兩個(gè)特殊位置,第一道工序和第四道工序。一個(gè)特殊的人――“甲”。所以可以考慮先從甲入手,甲的位置有三類(lèi),然后再考慮第一、四道工序的安排。
第一類(lèi):甲在第一道工序,這時(shí)有C11?C11?A24=12(種)排法;第二類(lèi):甲在第四道工序,這是有C11?C11?A24=12(種)排法;第三類(lèi):甲不在第一道工序也不在第四道工序,這時(shí)有C11?C11?A24=12(種)排法。利用分類(lèi)加法計(jì)數(shù)原理知,總共有N=12+12+12=36種不同的分配方案。
變式1:有3名男生,4名女生,求全體排成一排,甲不站排頭也不站排尾,有多少種不同的排法?
解:“甲”元素受限制、比較特殊優(yōu)先排。先排甲有A15=5種排法,再排其他人有A66=720種排法。根據(jù)分步乘法計(jì)數(shù)原理,共有 種排法。
二、“含相同元素”的排列組合問(wèn)題――采取給為相同元素找位置的方法
例2.今有2個(gè)紅球、3個(gè)黃球、4個(gè)白球,同色球不加以區(qū)分,將這9個(gè)球排成一列,有多少種不同的排法?
解:此題同色球不加以區(qū)分,導(dǎo)致有相同元素,排列時(shí)相同元素間無(wú)順序之分,因此相同元素按組合問(wèn)題選位置。
分三步:第一步,排2個(gè)紅球,有C29=36(種)排法;第二步,排3個(gè)黃球,有C37=35(種)排法;第三步,排4個(gè)白球,有C44=1(種)排法.利用分步乘法原理,總共有N=36×35×1=1260種排法。
變式2:把英語(yǔ)單詞“error”中字母的拼寫(xiě)順序?qū)戝e(cuò)了,則可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤的種數(shù)是多少?
解:此題實(shí)質(zhì)是“含相相同元素”的排列問(wèn)題.考慮“e、o、r、r、r”排成一列共有C15?C14?C33=20排法,其中拼寫(xiě)正確的只有1種,所以把英語(yǔ)單詞“error”中字母的拼寫(xiě)順序?qū)戝e(cuò)有20-1=19種。
三、“元素相鄰型”的排列組合問(wèn)題――采取“捆綁法”,即將相鄰的元素視為一個(gè)整體參與其他元素的排列,同時(shí)注意捆綁元素內(nèi)部排列
例3.有3名男生,4名女生,求全體排成一排,女生必須相鄰有多少種不同的排法?
解:先把4名女生合在一起看作一個(gè)元素,和3名男生參加全排列共有A44=24種排法,然后4名女生局部排列共有A33=6種
排法,根據(jù)分步計(jì)數(shù)原理,共有N=24×6=144種排法。
四、“元素不相鄰型”的排列組合問(wèn)題――采取“插空法”,即先考慮不受限制的元素的排列,再將不相鄰的元素插在前面元素排列的空當(dāng)中
例4.有3名男生、4名女生,全體排成一排,男生互不相鄰有多少種不同的排法?
解:4名女生不受限制,則先排4名女生有A44=24種排法,然
后將3名男生插入4名女生產(chǎn)生的5個(gè)空檔中,有A35=60種排法。根據(jù)分步乘法計(jì)數(shù)原理,共有N=A44?A35=1440種排法。
變式3:我國(guó)第一艘航母“遼寧艦”在某次艦載機(jī)起降飛行訓(xùn)練中,有6架殲-15飛機(jī)準(zhǔn)備著艦。如果甲、乙兩機(jī)必須前后相鄰,而丙、丁兩機(jī)不能前后相鄰著艦,那么不同的著艦方法有多少種?
解:“相鄰與不相鄰”的混合型問(wèn)題,捆綁法和插空法相結(jié)合。設(shè)其他兩機(jī)為A,B。先將甲、乙合在一起看作一個(gè)元素,和A,B參加全排列共有A33=6種排法,然后甲、乙局部排有A22=2種排法,最后將丙、丁插入甲、乙合在一起看作一個(gè)元素和A,B產(chǎn)生的4個(gè)空擋中,有A24=12種插入法。由分步乘法計(jì)數(shù)原理N=A33?A22?A24=144種方法。
五、“分堆型”的排列組合問(wèn)題――需要注意辨別是“平均分組”還是“非平均分組”
平均分組型是指把k、n個(gè)不同元素平均分成k組,每組n個(gè)元素,共有■種不同的分法,其特點(diǎn)是每堆的個(gè)數(shù)相同。
非平均分組型是指n個(gè)不同元素分成個(gè)數(shù)為n1,n2,L,nk的k堆,其中n1≠n2≠n3≠L≠nk,n1+n2+L+nk=n,有Cn1n?Cn2n-n1?Cn3n-n1-n2?L?
Cnknk種不同的分法,其特點(diǎn)是每堆的個(gè)數(shù)都互不相同。
例5.六本不同的書(shū),按下列要求,各有多少種不同的分法?
排列組合例題范文6
筆者認(rèn)為之所以學(xué)生“怕”學(xué)排列組合,主要還是因?yàn)榕帕薪M合的抽象性,那么解決問(wèn)題的關(guān)鍵就是將抽象問(wèn)題具體化,我們不妨將原題進(jìn)行一下轉(zhuǎn)換,讓學(xué)生走進(jìn)題目當(dāng)中,成為“演員”,成為解決問(wèn)題的決策者。這樣做不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,活躍了課堂氣氛,還充分發(fā)揮學(xué)生的主體意識(shí)和主觀(guān)能動(dòng)性,能讓學(xué)生從具體問(wèn)題的分析過(guò)程中得到啟發(fā),逐步適應(yīng)排列組合題的解題規(guī)律,從而做到以不變應(yīng)萬(wàn)變。當(dāng)然,在具體的教學(xué)過(guò)程中一定要注意題目轉(zhuǎn)換的等價(jià)性,可操作性。
下面筆者將就教學(xué)過(guò)程中的兩個(gè)難點(diǎn)通過(guò)兩個(gè)特例作進(jìn)一步的說(shuō)明:
1、 占位子問(wèn)題
例1:將編號(hào)為1、2、3、4、5的5個(gè)小球放進(jìn)編號(hào)為1、2、3、4、5的5個(gè)盒子中,要求只有兩個(gè)小球與其所在的盒子編號(hào)相同,問(wèn)有多少種不同的方法?
①仔細(xì)審題:在轉(zhuǎn)換題目之前先讓學(xué)生仔細(xì)審題,從特殊字眼小球和盒子都已“編號(hào)”著手,清楚這是一個(gè)“排列問(wèn)題”,然后對(duì)題目進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)換。
②轉(zhuǎn)換題目:在審題的基礎(chǔ)上,為了激發(fā)學(xué)生興趣進(jìn)入角色,我將題目轉(zhuǎn)換為:
讓學(xué)號(hào)為1、2、3、4、5的學(xué)生坐到編號(hào)為1、2、3、4、5的五張凳子上(已準(zhǔn)備好放在講臺(tái)前),要求只有兩個(gè)學(xué)生與其所坐的凳子編號(hào)相同,問(wèn)有多少種不同的坐法?
③解決問(wèn)題:這時(shí)我在選另一名學(xué)生來(lái)安排這5位學(xué)生坐位子(學(xué)生爭(zhēng)著上臺(tái),積極性已經(jīng)得到了極大的提高),班上其他同學(xué)也都積極思考(充分發(fā)揮了學(xué)生的主體地位和主觀(guān)能動(dòng)性),努力地“出謀劃策”,不到兩分鐘的時(shí)間,同學(xué)們有了統(tǒng)一的看法:先選定符合題目特殊條件“兩個(gè)學(xué)生與其所坐的凳子編號(hào)相同”的兩位同學(xué),有C 種方法,讓他們坐到與自己編號(hào)相同的凳子上,然后剩下的三位同學(xué)不坐編號(hào)相同的凳子有2種排法,最后根據(jù)乘法原理得到結(jié)果為2×C =20(種)。這樣原題也就得到了解決。
④學(xué)生小結(jié):接著我讓學(xué)生之間互相討論,根據(jù)自己的分析方法對(duì)這一類(lèi)問(wèn)題提出一個(gè)好的解決方案。(課堂氣氛又一次活躍起來(lái))
⑤老師總結(jié):對(duì)于這一類(lèi)占位子問(wèn)題,關(guān)鍵是抓住題目中的特殊條件,先從特殊對(duì)象或者特殊位子入手,再考慮一般對(duì)象,從而最終解決問(wèn)題。
2、分組問(wèn)題
例2:從1、3、5、7、9和2、4、6、8兩組數(shù)中分別選出3個(gè)和2個(gè)數(shù)組成五位數(shù),問(wèn)這樣的五位數(shù)有幾個(gè)?
(本題我是先讓學(xué)生計(jì)算,有很多同學(xué)得出的結(jié)論是P ×P )
①仔細(xì)審題:先由學(xué)生審題,明確組成五位數(shù)是一個(gè)排列問(wèn)題,但是由于這五個(gè)數(shù)來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同的組,因此是一個(gè)“分組排列問(wèn)題”,然后對(duì)題目進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)換。
②轉(zhuǎn)換題目:在學(xué)生充分審題后,我讓學(xué)生自己對(duì)題目進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)換,有一位同學(xué)A將題目轉(zhuǎn)換如下:
從班級(jí)的第一組(12人)和第二組(10人)中分別選3位和2位同學(xué)分別去參加蘇州市舉辦的語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、英語(yǔ)、物理、化學(xué)競(jìng)賽,問(wèn)有多少種不同的選法?
③解決問(wèn)題:接著我就讓同學(xué)A來(lái)提出選人的方案
同學(xué)A說(shuō):先從第一組的12個(gè)人中選出3人參加其中的3科競(jìng)賽,有P ×P 種選法;再?gòu)牡诙M的10人中選出2人參加其中2科競(jìng)賽有P ×P 種選法;最后由乘法原理得出結(jié)論為(P ×P )×(P ×P )(種)。(這時(shí)同學(xué)B表示反對(duì))
同學(xué)B說(shuō):如果第一組的3個(gè)人先選了3門(mén)科目,那么第二組的2人就沒(méi)有選擇的余地。所以第二步應(yīng)該是P ×P .(同學(xué)們都表示同意,但是同學(xué)C說(shuō)太蘩)
同學(xué)C說(shuō):可以先分別從兩組中把5個(gè)人選出來(lái),然后將這5個(gè)人在5門(mén)學(xué)科中排列,他列出的計(jì)算式是C ×C ×P (種)。(再次通過(guò)互相討論,都表示贊賞)
這樣原題的解答結(jié)果就“浮現(xiàn)”出來(lái)C ×C ×P (種)。